Предисловие ........................ 6
Введение .......................... 7
Литература.......................... 15
ЧАСТЬ ПЕРВАЯ. ДЕЙСТВИЕ АГРЕССИВНЫХ СРЕД НА НЕНАПРЯЖЕННЫЕ ПОЛИМЕРЫ
Глава I. Физически агрессивные среды............... 17
1.1. Влияние элементов структуры полимера и растворителя на их взаимодействие :..................... 17
1.1.1. Параметры растворимости ............... 18
1.1.2. Гибкость молекул полимера............... 23
1.1.3. Размер молекул растворителя.............. 24
1.1.4. Физическое состояние полимера............. 24
1.1.5. Пространственная сетка в полимере........... 25
1.1.6. Наполнители..................... 25
1.2. Действие на полимеры воды и водных растворов........ 27
Литература.......................... 31
Глава II. Химически агрессивные среды............. 33
11.1. Особенности химического взаимодействия среды с полимерами 33
11.2. Влияние отдельных факторов на химическое взаимодействие среды с полимерами.................... 34
11.2.1. Физическое состояние полимера............. 34
11.2.2. Уплотнение поверхности полимера........... 36
11.2.3. Температура и концентрация агрессивной среды..... 37
П.2.4. Наполнители .................... 38
11.2.5. Пространственная сетка в полимере........... 45
11.2.6. Пластификаторы ................... 49
П.З. Действие различных химически агрессивных сред на полимеры 49
11.3.1. Сильные окислители................. 50
11.3.2. Минеральные кислоты................. 52
» II.3.3. Галогены ...................... 53
II.3.4- Органические кислоты.................. 54
II.3.5. Соединения, легко образующие радикалы........ 57
II.3.6. Вода и водные растворы неорганических солей...... 57
Н.3.7. Щелочи ....................... 58
II.3.8. Аммиак ....................... 58
Литература.......................... 59
1*
ЧАСТЬ ВТОРАЯ. ДЕЙСТВИЕ АГРЕССИВНЫХ СРЕД НА НАПРЯЖЕННЫЕ
ПОЛИМЕРЫ
Глава III. Основные представления о разрушении полимеров в присутствии агрессивных сред.............." . 64
111.1. Механо-химические явления ............... 04
111.2. Химическая релаксация ................. 66
111.3. Коррозионное растрескивание полимеров.......... 69
111.3.1. Жесткие полимеры.................. 72
111.3.2. Резины ....................... 78
Литература.......................... 84
Глава IV. Влияние отдельных факторов на коррозионное разрушение
и статическую усталость полимеров........... 87
IV.1. Характер напряжения, набухание............. 88
IV.2. Деструктивные процессы................. 94
IV.3. Структура полимера. Некоторые количественные зависимости
разрушения ....................... 96
Литература.......................... 106
Глава V. Кинетика разрушения полимеров в агрессивных средах. Критическая деформация................. 109
V.I. Долговечность полимора и скорость диффузии среды .... Ц()
. V.2. Кинетика растрескивания ................. 112
V.3. Критическая деформация ................. 122
V.4. Влияние различных факторов на величину критической деформации .......................... 128
Литература.......................... 135
Глава VI. Особенности разрушения полимеров в агрессивных средах 137
VI.1. Влияние концентрации агрессивных агентов на коррозионное
растрескивание полимеров ................ 137
VI.1.1. Концентрационная зависимость разрушения и адсорбция 140 VI.1.2. Аномальные зависимости скорости разрушения от концентрации агрессивных. агентов ............. 146
VI.2. Связь между долговечностью и ползучестью полимеров в агрессивных средах...................... 148
VI.3. Обобщенная зависимость долговечности резин от напряжения
и концентрации агрессивных агентов............ 150
VI.4. Влияние температуры на разрушение полимеров в агрессивных
средах ......................... 154
VI.4.1. Коррозионное разрушение полимеров в твердом состоянии , 155 VI.4.2. Коррозионное растрескивание полимеров в высокоэластическом состоянии.................... 157
Литература........................... 166
Глава VII. Разрушение полимеров при циклических деформациях
в агрессивных средах................. 167
VII.1. Разрушение резин в присутствии озона.......... 168
VII.2. Разрушение полимеров в жидких агрессивных средах .... 171
VII.2.1. Разрушение резин.................. 171
VII.2.2. Разрушение пластиков................ 174
VII.3. Разрушение полимеров при трении и истирании в агрессивных
средах ......................... 176
VII.3.1. Воздействие масел на резины при трении по гладкой поверхности ..................... 176
VII.3.2. Истирание резин в агрессивных пульпах........ 178
Литература............................ 189
/
Г ч а в а VIII. Методы увеличения стойкости полимеров к агрессивным
средам ...................... 191
VIII.1- Изменение структуры полимерного материала....... 191
VIII.1.1. Облагораживание полимера без изменения химического
состава ...................... 191
VIII.1-2. Химическая обработка поверхности......... 192
VIII.1.3. Введение поперечных связей и изменение их характера 192 VIII-1.4. Введение инертного полимера или нанесение его на поверхность..................... 193
VIII.2. Введение в полимер инертных к среде наполнителей .... 194 VIII.3. Создание инертной поверхностной пленки из низкомолекулярных материалов................... 194
VIII.4. Введение химически активных добавок для защиты резин
от действия озона.................... 201
VIII.5. Защита полимеров, содержащих эфирные группы, от действия
влаги ......................... 207
VIII.6. Изменение характера напряженного состояния полимера . . 208
Литература............................ 210
Глава IX. Методы испытания полимерных материалов на стойкость
к агрессивным воздействиям............. 213
IX.1. Испытания полимеров в атмосферных условиях....... 213
IX.2. Методы ускоренных испытаний, воспроизводящих атмосферные
воздействия ...................... 215
IX.2.1. Воздействие влаги.................. 215
IX.2.2. Воздействие озона .................. 217
IX.2.3. Совместное воздействие озона и света.......... 220
IX.3. Испытания в жидких агрессивных средах.......... 221
IX.3.1. Испытания ненапряженных полимеров......... 221
IX.3.2. Испытания напряженных полимеров.......... 223
Литература........................-.... 227
ПРЕДИСЛОВИЕ
1_/нига является расширенным и существенно переработанным изда-** нием второй части монографии Г. М. Бартенева и Ю. С. Зуева «Прочность и разрушение высокоэластических материалов». В ней использованы литература и работы автора до 1971 г. включительно.
Заново написаны введение, главы I и II, VII—IX. (Главы I, II написаны совместно с канд. техн. наук Е. М. Грожан.)
Основное внимание в книге уделено изменению механических свойств полимеров и их разрушению в условиях, типичных для их эксплуатации в контакте с агрессивными средами. В связи с тем что большая часть исследований в этой области посвящена резинам, о жестких полимерах приводится меньше сведений, хотя использована вся доступная информация.
ВВЕДЕНИЕ
Изделия из полимерных материалов при хранении и эксплуатации взаимодействуют с внешней средой (воздухом, водой и т. п.), вследствие чего ухудшаются их рабочие свойства. Наиболее распространенным процессом такого рода является окисление кислородом воздуха. Окисление, активируемое действием теплоты и радиации, относится к процессу старения; оно достаточно подробно описано ь 2 и рассматриваться нами не будет.
Помимо кислорода активно реагируют с полимерами такие компоненты воздуха, как озон, двуокись азота, двуокись серы, соединения хлора и фтора, аммиак, пары воды, сероводород, углеводороды. Последние выделяются с выхлопными газами автомобилей 3. Загрязненность воздуха активными примесями в последние годы сильно увеличивается, особенно в крупных городах и индустриальных центрах. Так, в Лос-Анжелосе ежедневно выбрасывается в атмосферу 13 730 m вредных веществ, из них 12 420 m автомобилями (в том числе 2 тыс. m углеводородов и 530 m окислов азота) 4. Наличие выхлопных газов приводит в свою очередь к резкому (ъ 50—100 раз) увеличению в воздухе концентрации озона *, который разрушает резину и текстиль; серная кислота, образующаяся при окислении и взаимодействии с водой сернистого газа, разъедает лакокрасочные покрытия, вызывает ускоренное изнашивание текстильных материалов, порчу бумаги и кожи 3. Еще более агрессивна азотная кислота, образующаяся из двуокиси азота. С двуокисью азота и двуокисью серы, в особенности при наличии кислорода и ультрафиолетовых лучей 5, взаимодействуют разветвленный полиэтилен, полипропилен, полистирол, полиметилметакрилат, полиакрилонит-РИЛ , найлон, поливинилхлорид, резины из полибутадиена, натурального каучука и бутилкаучука 5. Уменьшение долговечности лопка и триацетатного волокна при малых напряжениях в воздухе по сравнению с вакуумом 7, а также снижение сопротивляемости Растрескиванию полиметилметакрилата в этих условиях 8, по-ви-мому, происходит под влиянием влаги воздуха.
Цена: 150руб.
